Infrarot-Suchkopf für zielsuchende Flugkörper

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Suchkopf für zielsuchende Flugkörper, bei welchem ein Gesichtsfeld durch ein abbildendes optisches System auf einem Haupt-Detektor abbildbar ist, der ein in dein Gesichtsfeld befindliches Ziel erfaßt, und ein zweiter Detektor vorgesehen ist, welcher auf die hochintensive Strahlung anspricht, wobei der Suchkopf eine Einrichtung zur Abwehr von Störungen enthält, die durch vom Ziel auf den Flugkörper ausgesandte, hochintensive Strahlung hervorgerufen wird und die durch den zweiten Detektor aktivierbar ist.

Zugrundeliegender Stand der Technik

[0002] Infrarot-Suchköpfe für Flugkörper sind vielfältig bekannt.

[0003] Ein Infrarot-Suchkopf für zielsuchende Flugkörper ist beispielsweise durch die EP-B-0 538 671 bekannt. Der Suchkopf enthält ein optisches System, welches kardanisch über einen Innen- und einen Außenrahmen gegenüber eine Struktur allseitig beweglich gelagert ist. Auf einem Detektor wird durch das optische System ein Bild eines Gesichtsfeldes erzeugt. Es werden Signale gewonnen, welche über zwei Rahmen-Stellmotoren eine Ausrichtung des Suchers auf ein erfaßtes Ziel bewirken.

[0004] Durch die DE-PS-3 925 942 ist ein kreiselstabilisierter Sucher bekannt. Der Sucher enthält ein abbildendes optisches System, durch welches ein Gesichtsfeld auf Detektormitteln abgebildet wird. Die Detektormittel erzeugen Zielsignale, aus welchen Ausrichtsignale erzeugt werden. Durch die Ausrichtsignale wird die Umlaufachse eines Rotors auf ein Ziel ausgerichtet. Die Detektormittel sind in einem Dewar-Gefäß angeordnet und werden gekühlt.

[0005] Um Angriffe von zielsuchenden Flugkörper abzuwehren werden von einem angegriffenen Flugzeug Maßnahmen angewandt, den Infrarot-Suchkopf zu stören.

[0006] Die FR 2 740 638 A1 betrifft eine Anordnung, welche verhindern soll, daß ein Infrarotdetektor durch feindliche Laserstrahlung entdeckt oder gestört werden kann. Zu diesem Zweck ist ein zweiter, spezieller Detektor vorgesehen, der geeignet ist, das Auftreten solcher Laserstrahlung zu erkennen. Bei Auftreten solcher störender Laserstrahlung wird z.B. die Gesichtsfeldabtastung des Infrarotdetektors unterbrochen. Der spezielle Detektor enthält bei einer Ausführung der FR 2 740 638 A1 einen Monochromator, wobei als Unterscheidungskriterium zwischen Laserstrahlung und thermischer Strahlung eines Ziels der monochromatische Charakter der Laserstrahlung dient. Bei einer anderen Ausführung wird die Laserstrahlung als Lichtimpuls hoher Leistung erkannt.

Offenbarung der Erfindung

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Suchkopf der eingangs genannten Art auch nach Erkennen von störender Laserstrahlung und entsprechender Abschaltung oder Abschirmung des Haupt-Detektors einen Zielverlust zu vermeiden.

[0008] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite Detektor ein auf den Ort der die hochintensive Strahlung aussendenden Lichtquelle ansprechender positionsempfindlicher Detektor ist dessen Funktion durch die hochintensive Strahlung nicht beeinträchtigt ist.

[0009] Die Einrichtungen zur Abwehr von Störungen durch hochintensive Strahlung, üblicherweise einen auf den Suchkopf des Flugkörpers gerichteten Laserstrahl, können verschiedener Art sein. Verschiedene Lösungen, die einzeln oder in geeigneter Kombination angewandt werden können, sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0010] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0011] 

Fig.1

ist eine schematische, perspektivische Darstellung und zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Infrarot-Suchkopfes.

Fig.2

ist ein Blockdiagramm und veranschaulicht die Signalverarbeitung bei einem erfindungsgemäßen Infrarot-Suchkopf.

Fig.3

ist ein Flußdiagramm und veranschaulicht die Steuerung des erfindungsgemäßen Infrarot-Suchkopfes und zusätzlich eine optionale Betriebsweise des Infrarot-Suchkopfes.

Fig.4

zeigt eine Ausführung, bei welcher im Normalbetrieb das Gesichtsfeld mittels einer Detektorzeile über einen Schwingspiegel abgetastet wird und bei Auftreten einer hochintensiven Störstrahlung der Schwingspiegel in eine Stellung bewegt wird, in welcher die Detektorzeile nicht von der Störstrahlung beaufschlagt ist.

Fig.5

zeigt eine Ausführung, bei welcher als Schutzmaßnahme zum Schutz des Haupt-Detektors vor hochintensiver Störstrahlung eine vor dem Haupt-Detektor angeordnete mechanische oder elektro-optische Blende geschlossen wird.

Fig.6

zeigt eine Ausführung, bei welcher als Schutzmaßnahme zum Schutz des Haupt-Detektors vor hochintensiver Störstrahlung ein Spiegel in den Strahlengang eingeschwenkt wird, der die Störstrahlung von dem Haupt-Detektor ablenkt.

Fig.7

zeigt eine Ausführung, zwei durch einen Piezosteller gegeneinander beweglicher Prismen in der Stellung, in welcher das von dem optischen System erfaßte Licht auf einen Haupt-Detektor geleitet wird.

Fig.8

zeigt die Ausführung von Fig.7 in einer Stellung, bei welcher das von dem optischen System erfaßte Licht auf einen Hilfs-Detektor geleitet wird, der zum Empfang der hochintensiven Störstrahlung ausgelegt ist.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung

[0012] In Fig. 1 ist ein Infrarot-Suchkopf schematisch dargestellt. Der Suchkopf kann in der Nase eines Luft-Luft-Flugkörpers vorgesehen und durch einen infrarot-durchlässigen Dom geschützt sein. Der Infrarot-Suchkopf befindet sich auf einem um eine Achse 10 drehbar gelagerten Innenrahmen 12 eines kardanischen Systems. Der Innenrahmen 12 trägt das gesamte opto-elektronische Empfangssystem, dessen optische Achse durch entsprechende Auslenkung der Rahmenachsen auf ein Ziel ausgerichtet wird. Ein erstes Detektorsystem 14 enthält als abbildendes optisches System eine Infrarot-Optik 16. Dieses Detektorsystem 14 bildet einen üblichen passiven Infrarot-Detektor, welcher auf Wärmestrahlung anspricht. Die Infrarot-Optik 16 bildet ein Gesichtsfeld (und das Ziel) über einen dahinter angeordneten Abtastvorrichtung mit einem beweglichen optischen Ablenkglied auf eine Infrarot-Detektorzeile als Haupt-Detektor ab. Die daraus abgeleiteten Infrarot-Daten werden zu einer strukturfest im Flugkörper angeordneten Signalverarbeitung weitergeleitet.

[0013] An dem Innnenrahmen 12 ist nahe bei dem ersten Detektorsystem 14 ein zweites Detektorsystem angeordnet. In dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das zweite Detektorsystem als "zweite Detektoren" zwei Laser-Detektor-Module 18 und 20, welche auf Laserstrahlung ansprechen. Die optischen Achsen der beiden Laser-Detektor-Module 18 und 20 sind definiert zur optischen Achse des ersten Detektorsystems 14 ausgerichtet. Die Gesichtsfelder der Laser-Detektor-Module 18 und 20 sind auf das Gesichtsfeld des ersten Detektorsystems 14 so abgestimmt, daß Laserstörungen im gesamten Abtastbereich des ersten Detektorsystems 14 erfaßt werden.

[0014] Die Verwendung von zwei Laser-Detektor-Modulen 18 und 20 hat den Vorteil, daß das zweite Detektorsystem auch dann Laserstrahlung detektieren kann, wenn, je nach Auslenkrichtung der Rahmenachse, das eine oder das andere Laser-Detektor-Modul 18 bzw. 20 bei hohen Schielwinkeln durch die Domhalterung oder andere Teile abgedeckt wird.

[0015] Die Laser-Detektor-Module 18 und 20 enthalten je einen Vier-Quadranten-Detektor und je eine Eintrittslinse 22 bzw. 24. Die empfangene Laserstrahlung wird nach herkömmlicher Meßmethode unscharf auf die Vier-Quadranten-Detektoren abgebildet.

[0016] In einem Gehäuse 26 an dem Innenrahmen 12 befindet sich die Elektronik des Suchkopfes.

[0017] In Fig.2 ist die Signalverarbeitung des Infrarot-Suchkopfes von Fig.1 in einem Blockdiagramm dargestellt. Die Signale (Infrarot-Daten) des ersten Detektorsystems 14 werden einer Signalverarbeitungs-Einheit 28 zugeführt. In der Signalverarbeitungs-Einheit 28 werden diese Signale ausgewertet und Ausrichtsignale erzeugt. Die Ausrichtsignale der Signalverarbeitungs-Einheit 28 werden einer Umschaltlogik 30 zugeführt, welche Nachführ- und Lenksignale für die Suchkopfnachführung und die Flugkörperlenkung liefert. Dies ist durch einen Pfeil 34 angedeutet.

[0018] Von den beiden Laser-Detektor-Modulen 18 und 20 ist in Fig.2 nur das erste Laser-Detektor-Modul 18 dargestellt. Die Signale des Vier-Quadranten-Detektors des Laser-Detektor-Moduls 18 werden einer Signalverarbeitung 32 zugeführt. In der Signalverarbeitung 32 werden diese Signale ausgewertet und Ausrichtsignale erzeugt. Diese Ausrichtsignale werden ebenfalls der Umschaltlogik 30 zugeführt.

[0019] Im störungsfreien Fall, d.h. wenn keine Laserstrahlung von dem zweiten Detektorsystem detektiert wird, stützt sich die Suchkopfnachfilhrung und die Flugkörperlenkung auf das Ausrichtsignal von der Signalverarbeitungs-Einheit 28 des ersten Detektorsystems 14. Wird bei Erkennung der Bedrohung vom Ziel aus ein Laserstahl auf den anfliegenden Flugkörper ausgerichtet, dann kann durch dieses Ausrichtsignal die Signalverarbeitung 28 gestört und für die Lenkung des Flugkörpers unbrauchbar werden. Beim Einsetzen der Laserstörung wird sowohl das Signal des zweiten Detektorsystems als auch das Signal des ersten Detektorsystems 14 plötzlich verändert. Diese Veränderung wird durch die Umschaltlogik 30 erkannt. Die Umschaltlogik 30 schaltet dann um, so daß die Suchkopfnachführung und die Flugkörperlenkung sich auf das Ausrichtsignal der Signalverarbeitungs-Einheit 32 des zweiten Detektorsystems stützt. Dies kann dadurch erfolgen, daß die analogen Ausgangsdaten der Quadranten-Detektoren in der Elektronik aufbereitet und digitalisiert werden, wenn sie einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten.

[0020] Mit dem Einsetzen der Laserstrahlung wird von der Umschaltlogik 30 weiterhin ein Schutzsignal 36 erzeugt, durch welches Maßnahmen zum Schutz des ersten Detektorsystems 14 eingeleitet werden. Wie in Fig.2 dargestellt, kann das Schutzsignal 36 einer Schutzsignal-Verarbeitungseinheit 38 zugeführt werden, welche an einem Ausgang 40 einen Schutzbefehl an das erste Detektorsystem 14 gibt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Gesichtsfeld des ersten Detektorsystems 14 mit einer Abtastvorrichtung abgetastet. Als Schutzmaßnahme wir hier das bewegliche optische Ablenkglied der Abtastvorrichtung beim Auftreten des Schutzsignals in einer Stellung angehalten, in welcher die Detektorzeile des ersten Detektorsystems 14 von der Laserstrahlung nicht beaufschlagt wird.

[0021] Das ist in Fig.4 schematisch dargestellt. Dort ist mit 16 wieder das abbildende optische System bezeichnet, das hier einfach als Linse dargestellt ist. Das abbildende optische System 16 bildet ein im Unendlichen liegendes Gesichtsfeld über eine bewegliche optische Ablenkvorrichtung 60 in der Ebene einer Detektorzeile 62 ab. Die optische Ablenkvorrichtung 60 wird durch einen Antrieb 64 bewegt. Die Ablenkvorrichtung 60 ist in Fig.4 als Schwingspiegel dargestellt. Die Schwingbewegung ist durch einen Doppelpfeil angedeutet. Die Detektorzeile 62 ist eine lineare Anordnung von Detektor-Elementen, die sich senkrecht zur Papierebene in Fig.4 erstreckt. Bei Auftreten eines Schutzbefehls am Ausgang 40 (Fig.2) wird die Ablenkvorrichtung 60 durch den Antrieb 64 in die in Fig.4 gestrichelt dargestellte Stellung gebracht. In dieser Stellung leitet die Ablenkvorrichtung 60 alle Strahlung aus dem vom System 16 erfaßten Gesichtsfeld an der Detektorzeile 62 vorbei.

[0022] Die Schutzmaßnahmen können jedoch auch anderer Natur sein:

• Das erste Detektorsystem kann durch Abblendmittel geschützt werden. Hierbei kann es sich sowohl um eine mechanische als auch um eine trägheitslose Blende (z.B. eine elektro-optische Kerr-Zelle) handeln.
  Das ist in Fig.5 schematisch dargestellt. Bei der Ausführung von Fig.5, die im übrigen ähnlich ausgebildet sein kann wie die Ausführung von Fig.1 bis 3, erzeugt das abbildende optische System 16 ein Bild des Gesichtsfeldes in der Ebene eines infrarotempfindlichen CCD-Matrixdetektors 66. Vor dem CCD-Matrixdetektor 66 sitzen Abblendmittel 68, die von dem Schutzbefehl am Ausgang 40 ansteuerbar sind und in Fig.5 von einer Kerrzelle gebildet werden.
• Es können auch Strahlablenkmittel vorgesehen sein, welche die Strahlung von dem Haupt-Detektor beim Auftreten des Schutzsignals ablenken. Dies kann in einfacher Weise durch einen verschwenkbaren Umlenkspiegel realisiert sein, welcher beim Auftreten des Schutzsignals so verschwenkt wird, daß die Strahlung nicht mehr auf den Haupt-Detektor fällt.

[0023] Das ist in Fig.6 dargestellt. Dort ist wieder mit 16 das abbildende optische System bezeichnet und mit 66 ein CCD-Matrixdetektor (oder eine andere zweidimensionale Anordnung von Detektor-Elementen). Bei Auftreten eines Schutzbefehls wird in den Abbildungs-Strahlengang ein Umlenkspiegel 70 eingeschwenkt, der in Fig.6 gestrichelt gezeichnet ist.

[0024] Wenn Laserstrahlung detektiert worden ist und der Suchkopf sich in dem lasergesteuerten Betrieb befindet, wird kontinuierlich geprüft, ob die Lasereinstrahlung unterbrochen wird. Falls dies der Fall ist, dann wird wieder auf den regulären Infrarot-Betrieb zurückgeschaltet.

[0025] In Fig.3 ist der Ablauf des Umschaltens zwischen den beiden Betriebsmoden in einem Flußdiagramm dargestellt: Weiterhin ist ein optionaler Ablauf bei kurzer Entfernung zwischen Suchkopf und Ziel dargestellt. Zunächst wird davon ausgegangen, daß der Suchkopf in den regulären Infrarot-Betrieb geschaltet ist. Dies ist durch Block 42 dargestellt. Es findet eine Abfrage statt (Block 44), ob Laserstrahlung empfangen wird oder nicht. Wenn keine Laserstrahlung empfangen wird ("NEIN"), dann bleibt der Suchkopf in diesem Infrarot-Betrieb. Falls Laserstrahlung empfangen wird ("JA"), werden die Schutzmaßnahmen für das erste Detektorsystem 14 eingeleitet (vgl. Umschaltlogik 30 in Fig.2). Dies ist durch Block 46 dargestellt. Gleichzeitig wird der Suchkopf in den laser-gesteuerten Betrieb umgeschaltet (Block 48). Es findet eine erneute Abfrage statt (Block 50), ob Laserstrahlung weiterhin empfangen wird. Falls keine Laserstrahlung mehr empfangen wird ("NEIN"), wird der Suchkopf in den Infrarot-Betrieb (Block 42) zurückgeschaltet. Falls Laserstrahlung empfangen wird ("JA"), dann bleibt der Suchkopf in dem lasergesteuerten Betrieb (Block 46). Dieser Ablauf entspricht der Darstellung in Fig.2 und ist in Fig.3 mit durchgezogenen Linien dargestellt.

[0026] Optional kann bei dem Infrarot-Suchkopf noch geprüft werden, ob das Ziel sich in kurzer Entfernung befindet. In diesem Fall ist nämlich das Zielbild größer als die Laserstörung im Bild, so daß mindestens Teile des Ziels in der Signalverarbeitung-Einheit 28 der ersten Detektormittel 14 erkannt und "gültige" Ausrichtsignale erzeugt werden können. Dieser Ablauf ist in Fig.3 durch gestrichelte Linien dargestellt. Wenn in dem lasergesteuerten Betrieb (Block 48) bei der Abfrage (Block 50) weiterhin Laserstrahlung detektiert wird ("JA"), findet in diesem Fall eine Abfrage statt, ob sich das Ziel in kurzer Entfernung befindet. Dies ist durch Block 52 dargestellt. Wenn dies nicht der Fall ist ("NEIN"), dann bleibt der Suchkopf in dem lasergesteuerten Betrieb (Block 48). Wenn sich das Ziel in kurzer Entfernung befindet ("JA"), dann wird der Suchkopf in den Infrarot-Betrieb geschaltet (Block 54).

[0027] Bei der Ausführung nach Fig.7 und 8 erzeugt ein abbildendes optisches System 72, das durch eine Linse dargestellt ist, ein Bild des Gesichtsfeldes auf einem CCD-Matrixdetektor 74. In dem Strahlengang ist ein Paar von komplementären Prismen 76 und 78 angeordnet.

[0028] Die Prismen 76 und 78 bilden im Querschnitt gleichschenklig-rechtwinklige Dreiecke, wobei die Hypothenusen der Dreiecke einander zugewandt sind. Das Prisma 76 weist eine Eintrittsfläche 80 und eine dem Prisma 78 zugewandte Schrägfläche 82 auf. Das Prisma 78 weist eine dem Prisma 76 zugewandte, zu der Schrägfläche 82 parallele Schrägfläche 84 und eine zu der Eintrittsfläche 80 parallele Austrittsfläche 86 auf. Die Schrägfläche 84 ist mit einer Halbleiterschicht 88 beschichtet. Die Halbleiterschicht 88 ist für die von dem CCD-Matrixdetektor 74 empfangene, infrarote Strahlung durchlässig, zeigt aber ein nichtlineares Absorptionsverhalten. Dieses nichtlineare Absorptionsverhalten kann beispielsweise durch Zweiphotonen-Prozesse hervorgerufen sein. Das nichtlineare Absorptionsverhalten hat zur Folge, daß die Halbleiterschicht für die geringen Intensitäten der Infrarot-Strahlung, mit denen der CCD-Matrixdetektor 74 als Haupt-Detektor üblicherweise beaufschlagt ist, eine hohe Transmission aufweist, hohe Intensitäten, wie sie von einem vom Ziel auf den Flugkörper gerichteten Laser erzeugt werden, stark absorbiert.

[0029] Die beiden Prismen 76 und 78 sind durch einen Piezosteller 90 gegeneinander senkrecht zu den Ebenen der beiden Schrägflächen 82 und 84 zwischen einer in Fig.7 dargestellten ersten Stellung und einer in Fig.8 dargestellten zweiten Stellung bewegbar. Senkrecht zu der Eintrittsfläche 80 weist das Prisma 76 eine Austrittsfläche 92 auf. Die Ebene der Austrittsfläche 92 ist senkrecht zu der Ebene der Austrittsfläche 86 des Prismas 78.

[0030] Gegenüber der Austrittsfläche 92 ist ein zweiter Detektor 94 angeordnet. Der zweite Detektor 94 spricht auf die hochintensive Strahlung, nämlich den vom Ziel her auf den Flugkörper gerichteten Laserstrahl, an. Der zweite Detektor 94 ist dabei ein Detektor, der gegen Strahlung unempfindlicher ist als der Haupt-Detektor 74. Der zweite Detektor 94 soll den Einfall hochintensiver Strahlung erkennen. Er braucht nicht auf die schwache Eigenstrahlung eines entfernten Zieles anzusprechen wie der Haupt-Detektor. Der zweite Detektor 94 ist ein Vierquadranten-Detektor.

[0031] Das abbildende optische System 72 bildet in der ersten Stellung der Prismen 76 und 78 (Fig.7) das Gesichtsfeld durch die beiden Prismen 76 und 78 und die Schicht 88 hindurch scharf auf dem CCD-Matrixdetektor 74 ab. In der zweiten Stellung der Prismen 76 und 78 (Fig.8) ist durch die Piezosteller 90 zwischen der Schrägflächen 82 des Prismas 76 und der auf die Schrägfläche 84 aufgebrachten Halbleiterschicht 88 ein enger Luftspalt 96 gebildet. Die Breite des Luftspaltes 96 kann in der Größenordnungen von Licht-Wellenlängen liegen. Der Luftspalt 96 führt dazu, daß an der Schrägfläche 82 des Prismas 76 eine Totalreflexion erfolgt. Das optische System 72 erzeugt ein Bild nicht auf dem CCD-Matrixdetektor 74 sondern auf dem zweiten Detektor 94. Abgebildet wird dabei im wesentlichen die Quelle der hochintensiven Strahlung. Diese Abbildung erfolgt etwas unscharf auf dem als Vierquadranten-Detektor ausgebildeten Detektor 94.

[0032] An den einzelnen Detektor-Elementen des CCD-Matrixdetektors bauen sich während einer "Integrationszeit" durch das darauf fallende Licht analoge Signale auf, die jeweils dem Zeitintegral des auf das Detektor-Element fallenden Licht entspricht. Während einer anschließenden "Auslesezeit" werden die Detektor-Elemente Zeile für Zeile ausgelesen. Dieser Wechsel von Integrations- und Auslesezeit erfolgt zyklisch. Nutzinformation des CCD-Matrixdetektors liefert daher nur jeweils das während der Integrationszeit einfallende Licht. Während der Auslesezeit kann daher das Abbildungs-Lichtbündel von dem CCD-Matrixdetektor 74 abgelenkt werden, ohne daß dadurch die Empfindlichkeit des CCD-Matrixdetektors beeinträchtigt wird.

[0033] Bei der in Fig.7 und 8 dargestellten Anordnung werden die Prismen 76 und 78 während der Integrationszeit in die in Fig.7 gezeigte erste Stellung und während der Auslesezeit in die in Fig.8 gezeigte Auslesestellung gebracht. Das Licht beaufschlagt dadurch den CCD-Matrixdetektor nur während der Integrationszeit. Während der Auslesezeit wird das Licht durch die Totalreflexion an der Schrägfläche 82 auf den zweiten Detektor 94 geleitet. Damit wird -ohne Einbuße an Empfindlichkeit bei normalem Betrieb- die auf den CCD-Matrixdetektor 74 fallende Strahlung im Verhältnis von Integrationszeit zu Gesamttaktzeit (Integrations- plus Auslesezeit) vermindert. Das spielt bei normalem Betrieb keine Rolle, vermindert aber die Beaufschlagung des CCD-Matrixdetektors 74 bei Einfall hochintensiver Strahlung wie eines vom Ziel ausgesandten Laserstrahls. Bei einem Dauerstrich-Laser kann dadurch die am CCD-Matrixdetektor 74 wirksame hochintensive Strahlung auf einen Wert verringert werden, bei welchem weniger die Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung des CCD-Matrixdetektors 74 besteht.

[0034] Die Umschaltung zwischen der ersten Stellung von Fig.7 und der zweiten Stellung von Fig.8 kann durch die Piezosteller 90 mit hoher Frequenz erfolgen.

[0035] Die beschriebene Anordnung hat noch einen weiteren Vorteil: Das Licht wird periodisch, nämlich während der Auslesezeiten, auch auf den zweiten Detektor 94 geleitet. Der zweite Detektor 94 stellt das Auftreten hochintensiver Strahlung fest. Wenn solche Strahlung festgestellt wird, können die Prismen 76 und 78 in ihrer zweiten Stellung gehalten werden. Dann wird der CCD-Matrixdetektor 74 vollständig gegen die einfallende Strahlung abgeschirmt.

[0036] Jetzt wird auf dem als Vierquadranten-Detektor ausgebildeten zweiten Detektor 94 ein Bild der Lichtquelle der hochintensiven Strahlung erzeugt. Der Vierquadranten-Detektor liefert jetzt aus dem Laserstrahl Zielablage-Signale, mittels derer der Flugkörper in das Ziel geführt wird. Der Laserstrahl setzt damit zwar den hochempfindlichen CCD-Matrixdetektor 74 außer Funktion. Dafür liefert er jetzt selbst ein Mittel, um den Flugkörper in das Ziel zu führen.

[0037] Wenn der Laserstrahl wegfällt, dann erfolgt sofort wieder eine Umschaltung auf den normalen Betrieb: Die Prismen werden in die Stellung von Fig.7 gebracht, und der CCD-Matrixdetektor 74 übernimmt wieder die Beobachtung des Ziels. Das geschieht auch, wenn der Laserstrahl gepulst wird.

[0038] Eine Prismen-Anordnung mit Piezostellern, wie sie in Fig.7 und 8 beschrieben ist, kann auch an Stelle des Spiegels 7 in Fig.6 verwendet werden.

[0039] Durch die periodische Umschaltung zwischen den Positionen von Fig.7 und Fig.8 während der Integrationszeit und der Auslesezeit des CCD-Matrixdetektors 74 und/oder die Vorschaltung der Halbleiterschicht 88 mit nichtlinearem Absorptionsverhalten kann u.U. die hochintensive Strahlung so weit abgeschwächt werden, daß der CCD-Matrixdetektor 74 selbst ohne Umschaltung auf einen Detektor 94 weiterhin die Führung des Flugkörpers in die Quelle dieser hochintensiven Strahlung übernehmen kann, ohne dabei selbst geblendet oder beschädigt zu werden.

Ansprüche

1. Infrarot-Suchkopf für zielsuchende Flugkörper, bei welchem ein Gesichtsfeld durch ein abbildendes optisches System (16;72) auf einem Haupt-Detektor (62;66;74) abbildbar ist, der ein in dem Gesichtsfeld befindliches Ziel erfaßt, und ein zweiter Detektor (18;94) vorgesehen ist, welcher auf die hochintensive Strahlung anspricht, wobei der Suchkopf eine Einrichtung (18,60,68,70,30,38) zur Abwehr von Störungen enthält, die durch vom Ziel auf den Flugkörper ausgesandte, hochintensive Strahlung hervorgerufen wird und die durch den zweiten Detektor aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Detektor (18;94) ein auf den Ort der die hochintensive Strahlung aussendenden Lichtquelle ansprechender positionsempfindlicher Detektor ist dessen Funktion durch die hochintensive Strahlung nicht beeinträchtigt ist.

2. Infrarot-Suchkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) aus Signalen des ersten und des zweiten Detektors (14,18) Lenksignale für den Flugkörper ableitbar sind und

(b) eine Umschalt-Vorrichtung (30) vorgesehen ist, durch welche die Erzeugung der Lenksignale bei Beaufschlagung des Infrarot-Suchkopfes mit der hochintensiven Strahlung von den Signalen des ersten Detektors (14) auf die Signale des zweiten Detektors (18) umschaltbar ist,

(c) so daß der Flugkörper dann auf die Quelle der hochintensiven Strahlung gerührt wird.

3. Infrarot-Suchkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzmaßnahme durch den zweiten Detektor (18) bei Beaufschlagung mit der hochintensiven Strahlung eine Abblend-Einrichtung (68) vor dem Haupt-Detektor (66) aktivierbar ist.

4. Infrarot-Suchkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das Gesichtsfeld mittels eines Zeilendetektors (62) über ein im Strahlengang angeordnetes bewegliches optisches Ablenkglied (60) periodisch abtastbar ist und

(b) als Schutzmaßnahme durch den zweiten Detektor (18) bei Beaufschlagung mit der hochintensiven Strahlung ein Anhalten der Bewegung der Ablenkglied (60) in einer Stellung auslösbar ist, in welcher der Zeilendetektor (62) nicht von der Strahlung aus dem abbildenden optischen System beaufschlagt ist.

5. Infrarot-Suchkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzmaßnahme durch den zweiten Detektor (18) bei Beaufschlagung mit der hochintensiven Strahlung eine Strahlenablenk-Einrichtung (70) vor dem Haupt-Detektor (66) aktivierbar ist.

6. Infrarot-Suchkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) der Haupt-Detektor (74) ein zweidimensionaler CCD-Matrixdetektor ist, in welchem periodisch während einer Integrationszeit Pixel-Signale aufgebaut und während einer Auslesezeit ausgelesen werden,

(b) vor dem Haupt-Detektor (74) eine gesteuerte optische Strahlenablenk-Einrichtung (76,78) zum Umlenken des Strahlenganges angeordnet sind und

(c) die optische Strahlenablenk-Einrichtung (76,78) synchron mit der Auslesung des CCD-Matrixdetektors periodisch während der Auslesezeit aktivierbar sind.

7. Infrarot-Suchkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenablenk-Einrichtung ein Paar von komplementären Prismen (76,78) aufweist, zwischen denen mittels eines piezoelektrischen Hubgliedes (90) wahlweise ein Luftspalt (96) erzeugbar ist, an welchem eine Totalreflexion einfallenden Lichtes erfolgt.

8. Infrarot-Suchkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Abbildungs-Strahlengang vor dem Haupt-Detektor (74) eine Filterschicht (88) angeordnet ist, deren Transparenz mit zunehmender Intensität der einfallenden Stahlung abnimmt.

9. Infrarot-Suchkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (88) auf die an die den Luftspalt (96) begrenzende, einfallseitige Schrägfläche (84) des detektorseitigen Prismas (78) aufgebracht ist.

10. Infrarot-Suchkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Abwehr von Störungen deaktivierbar ist, wenn bei geringem Abstand zwischen Flugkörper und Ziel das Zielbild auf dem Haupt-Detektor wesentlich größer wird als das Bild der Quelle der hochintensiven Strahlung.

Claims

1. Infrared seeker head for target seeking missiles, wherein a field of view is adapted to be imaged by imaging optical means (16; 72) on a main detector (62; 66; 74), the main detector being adapted to detect. targets in the field of view, wherein a second detector (18; 94) is provided responsive to high intensity radiation and wherein the seeker head further comprises means (18, 60, 68, 70, 30, 38) for counteracting the high intensity interference radiation emitted by said target towards said missile and which is activatable by the second detector, characterized in that the second detector (18; 94) is a position sensitive detector which is responsive to the position of a source of said high-intensity radiation, and the function of the second detector is not adversely affected by high intensity radiation.

2. Infrared seeker head according to claim 1, characterized in that

(a) guidance signals for guiding the missile can be derived from the first and the second detector (14; 18) and

(b) a switching means (30) is provided whereby the generation of the guidance signals can be switched from the signals of the first detector (14) to the signals of the second detector (18) if the infrared seeker head is exposed to high-intensity radiation,

(c) whereby the missile is then guided towards the source of the high intensity radiation.

3. Infrared seeker head according to claim 1 or 2, characterized in that a blocking means (68) in front of the main detector (66) is arranged to be activated by the second detector as a protective measure when it is exposed to high intensity radiation.

4. Infrared seeker head as claimed in claim 1, characterized in that

(a) the field of view is adapted to be periodically scanned by means of a linear detector array (62) through a movable, optical, deflecting element (60) arranged in the optical path,

(b) the moving of the optical deflecting element (60) is stopped in a position, in which the linear detector array (62) is not exposed to the radiation from the imaging optical system as a protective measure by the second detector (18) when it is exposed to high intensive radiation.

5. Infrared seeker head according to claim 1, characterized in that a beam deflecting means (70) in front of the main detector (66) is arranged to be activated by the second detector as a protective measure when it is exposed to high intensity radiation.

6. Infrared seeker head according to claim 1, characterized in that

(a) the main detector (74) is a CCD matrix detector wherein pixel-signals are periodically built up during an integration period and read out during a read-out period,

(b) a controlled, optical, beam-deflecting element (76, 78) for deflecting the optical path is arranged in front of the main detector (74), and

(c) the optical, beam-deflecting element (76, 78) is adapted to be periodically activated during the read-out period in synchronization with the read-out of the CCD matrix detector.

7. Infrared seeker head according to claim 6, characterized in that the beam deflecting element comprises a pair of complementary prisms (76, 78), which are arranged such that an air gap can be generated therebetween by means of a piezoelectric actuator element (90) and where the incident light is reflected in total reflection.

8. Infrared seeker head according to any of claims 1 to 7, characterized in that a filter layer (88) is arranged in the imaging optical path in front of the main detector (74), the layer having a transparency decreasing with increasing intensity of the incident radiation.

9. Infrared seeker head according to claim 8, characterized in that the filter layer (88) is mounted on inclined surface (84) of the prism (78) on the side of the detector limiting the air gap (96) and being on the side of the incident beam.

10. Infrared seeker head according to claim 1, characterized in that the device for counteracting interferences is adapted to be deactivated if the target image on the main detector is substantially larger than the image of the source of the high intensive radiation at small distances between the missile and the target.

Revendications

1. Tête chercheuse infrarouge pour missiles autodirecteurs pour laquelle un champ visuel est susceptible d'être reproduit par un système optique de reproduction (16;72) sur un détecteur principal (62;66;74) détectant une cible se trouvant dans le champ visuel, et pour laquelle il est prévu un second détecteur (18;94) répondant au rayonnement de haute intensité, la tête chercheuse comprenant un dispositif (18,60,68,70,30,38) de protection contre les perturbations provoquées par le rayonnement de haute intensité émis par la cible sur le missile qui est susceptible d'être activé par le second détecteur, caractérisée en ce que le second détecteur (18;94) est un détecteur sensible à la position répondant à l'endroit où se trouve la source de lumière émettant le rayonnement de haute intensité et dont le fonctionnement n'est pas affecté par le rayonnement de haute intensité.

2. Tête chercheuse infrarouge selon la revendication 1, caractérisée en ce que

(a) des signaux de guidage du missile sont susceptibles d'être dérivés des signaux du premier et du second détecteur (14,18) et

(b) il est prévu un dispositif de commutation (30) grâce auquel la génération des signaux de guidage est susceptible d'être commutée des signaux du premier détecteur (14) sur les signaux du second détecteur (18) lorsque la tête chercheuse infrarouge est soumise au rayonnement de haute intensité,

(c) de sorte que le missile est alors guidé sur la source de rayonnement de haute intensité.

3. Tête chercheuse infrarouge selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, en présence du rayonnement de haute intensité, un dispositif de diaphragmation (68) placé devant le détecteur principal (66) est susceptible d'être activé par le second détecteur (18) en guise de mesure de protection.

4. Tête chercheuse infrarouge selon la revendication 1, caractérisée en ce que

(a) le champ visuel est susceptible d'être balayé périodiquement au moyen d'une détecteur en ligne (62) par un organe optique de déviation susceptible de se déplacer et disposé dans la marche des rayons et,

(b) en présence du rayonnement de haute intensité, le déplacement de l'organe de déviation (60) est susceptible d'être déclenché en guise de mesure de protection par le second détecteur (18) dans une position dans laquelle le détecteur en ligne (62) n'est pas soumis au rayonnement provenant du système optique de reproduction.

5. Tête chercheuse infrarouge selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'en présence du rayonnement de haute intensité, un dispositif de déviation de rayons (70) placé devant le détecteur principal (66) est susceptible d'être activé en guise de mesure de protection par le second détecteur (18).

6. Tête chercheuse infrarouge selon la revendication 1, caractérisée en ce que

(a) le détecteur principal (74) est une matrice bidimensionnelle de détecteurs CCD dans laquelle des signaux de pixels sont établis périodiquement pendant un temps d'intégration et sont sélectionnés pendant un temps de sélection,

(b) un dispositif optique de déviation de rayons à commande destiné à renvoyer la marche des rayons est disposé devant le détecteur principal (74) et

(c) le dispositif optique de déviation de rayons (76,78) est susceptible d'être activé périodiquement pendant le temps de sélection en étant synchronisé avec la sélection de la matrice de détecteurs CCD.

7. Tête chercheuse infrarouge selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de déviation de rayons présente une paire de prismes complémentaires (76,78) entre lesquels un entrefer (96) au niveau duquel a lieu une réflexion totale de la lumière incidente est susceptible d'être généré au moyen d'un organe de levage piézoélectrique (90).

8. Tête chercheuse infrarouge selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'une couche filtrante (88) dont la transparence décroît en fonction de l'augmentation de l'intensité du rayonnement incident est disposée dans la marche des rayons de reproduction devant le détecteur principal (74).

9. Tête chercheuse infrarouge selon la revendication 8, caractérisée en ce que la couche filtrante est placée sur la surface oblique (84) située du côté de l'incidence et délimitant l'entrefer (96) du prisme (78) situé du côté du détecteur.

10. Tête chercheuse infrarouge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de protection contre les perturbations est susceptible d'être désactivé lorsque l'image de la cible s'agrandit sensiblement par rapport à l'image de la source de rayonnement de haute intensité en cas de faible distance entre le missile et la cible.

Zeichnung